地质毕业设计 矿井构造分析.doc

摘 要通过对矿区地质特征的研究得出井田总体为一走向北东，倾向北西的单斜构造；本区位于滕鱼复向斜中滕县背斜的倾伏部位，井田内褶皱构造较为发育，以龙固背斜为主，另有小王庄背斜、张庙向斜、张庙背斜、刘官屯向斜、陶官屯背斜和韩庄背斜；落差20m有32 条；本井田构造复杂程度为中等偏复杂。再通过应用矿井构造规律的研究方法，对矿井构造进行分析，研究矿井内小断层发育的原因、展布和组合规律，矿井构造演化以及矿井构造对煤层赋存的影响，得到了矿井构造规律、矿井构造对煤层的影响，从本质上揭示矿井构造和井田内小断层发育、展布和组合规律，进行矿井不同块段构造复杂程度的分析，并进而探讨矿井构造对煤厚变化的控制规律，就可以为矿井生产的总体部署提供理论依据和为矿井安全、高效生产提供可靠的地质保障。关键词：矿井地质 构造及特征分析 断层 影响 控制目 录前言 41.1.研究的目的和意义 41.2研究的内容 41.3研究的思路和方法 5矿区概况 52.1井田位置 5矿井地质 63.1区域地层 63.2井田地层63.3煤层114.构造及特征分析 144.1构造及特征演化分析144.2褶曲、断裂构造分析164.3构造复杂程度分析175矿井断层展布规律分析 185.1断层统计分析185.2断层构造发育特征185.2.1断层的落差分布及方向性 195.2.2断层的组合形式 205.2.3中小断层展布规律与边界大断层成因关系分析 216.矿井构造对煤层的影响 236.1 断层构造的分析 236.1.1断层构造的演化 236.1.2 断层构造特征 246.2井田断裂构造对煤层的影响 257.矿井生产揭露断层特征及其规律257.1生产过程中揭露主要断层的特征 267.2断层的分布规律 277.3断层的切割关系 287.4井下揭露小断层对煤矿生产的影响29结论32参考文献 34致谢 35前 言1.1 研究的目的和意义我国煤炭资源丰富，其储量约占全国矿产资源储量的90%，化石能源的95%，具有巨大的资源潜力。煤炭工业经过50年的开发建设，特别是经过改革开放20年的高速发展，解决了建国以来长达30多年煤炭供应量“短缺”的局面，成为世界产煤大国。我国一次能源生产和消费结构中，煤炭的比重一直都在70%左右。所以在未来相当长的时期内，以煤炭作为主要能源的战略地位不会改变。本区在大地构造上位于华北地台的东南部，鲁西隆褶带和徐蚌褶皱束之间。按地质力学的观点，位于新华夏系第二隆起带西侧和秦岭构造带东延部分北支的交接部位，东邻郯庐大断裂。凫山复背斜的南部，与嘉祥断层和峄山断层两组正断层组成的口字型构造系统，被东倾的反向断层嘉祥断层等分隔成凸起、坳掐间隔出现的南北向堑垒构造。龙东煤田位于华北地台丰沛背斜的北西部，凫山复背斜的南部，与嘉祥断层和峄山断层两组正断层的中部，区内以近东西向断层为主，褶曲构造不发育，大断层在南部和北部也有发育，区内以断裂构造为主，近南北向断层伴有附生断层。龙东井田总体为一走向北东，倾向北西的单斜构造；本区位于滕鱼复向斜中滕县背斜的倾伏部位，井田内褶皱构造较为发育，以龙固背斜为主，另有小王庄背斜、张庙向斜、张庙背斜、刘官屯向斜、陶官屯背斜和韩庄背斜；落差20m有32 条；本井田构造复杂程度为中等偏复杂。因此，从本质上揭示矿井构造和井田内小断层发育、展布和组合规律，进行矿井不同块段构造复杂程度的分析，并进而探讨矿井构造对煤厚变化的控制规律，就可以为矿井生产的总体部署提供理论依据和为矿井安全、高效生产提供可靠的地质保障。本论文结合江苏煤田地质局勘查院五队承担的龙 东 煤 矿 地 质 报告建井报告项目进行。应用构造地质学的研究方法，对龙东矿井的构造规律进行了分析，揭示了矿井内小断层发育机制、展布和组合规律以及矿井构造对煤层赋存的影响。1.2 研究内容在前人的研究基础上，结合矿井生产实际的需要，本次论文的主要研究内容如下：(1)矿井构造是在区域构造的控制下形成的，研究区域构造背景、演化规律及其对矿井构造的发生与发展；(2)应用合理的矿井构造分析方法，对本矿井的构造规律、复杂程度等进行分析；(3)全面分析所有构造形迹(断裂构造、褶皱构造)展布和组合特点、发育规律。1.3 研究思路和方法研究的总体思路是根据地质构造所遵循的普遍规律，应用矿井构造特征方法，通过对区域和矿井的基础资料进行统计、分析，针对矿井的构造特点，深入研究区域构造背景、演化规律及其对矿井构造的发生与发展，以及矿井内小断层发育的原因、展布和组合规律以及矿井构造对煤层赋存的影响。2矿区概况2.1井田位置龙东煤矿隶属于上海大屯能源股份有限公司，地处苏鲁交界的微山湖畔，位于江苏省徐州市北偏西大约86Km处，南距沛县25Km，距大屯公司13 Km。井田内大部分属于江苏省沛县龙固镇与杨屯镇范围，小部分属山东省微山县张楼乡。交通管辖，其东北方向与山东柴里矿隔湖相望，南、西与徐州矿务集团三河尖煤矿毗邻，东南与上海大屯能源股份有限公司姚桥煤矿接壤，北西和江苏天能集团龙固煤矿相邻。(图2-1)矿区交通位置图3矿井地质3.1区域地层本区在太古界的结晶基底上沉积了震旦系、寒武系、中下奥陶统地层。由于加里东运动影响，上奥陶统至下石炭统地层缺失，在中奥陶统的侵蚀面上，广泛沉积了中上石炭统、二叠系、侏罗白垩系（地层不全）、第三系、第四系等地层。现将地层由老至新简述如下：震旦系（Z）该系在徐州附近有广泛出露，下统为灰褐色泥岩、粉砂岩、石英细砂岩；中统为青灰、紫灰色泥岩、砂质泥岩及灰黑色致密状含叠层石灰岩；上统为黄绿、紫红色泥岩、砂岩、细晶白云岩、叠层石灰岩及竹叶状灰岩。与上覆地层呈整合接触。寒武系（）厚度大于700m，下部为紫红色页岩、砂质泥岩和细晶灰岩，上部为砾状、竹叶状、鲕状灰岩和灰深灰色结晶灰岩，产三叶虫化石。与上覆地层呈整合接触。奥陶系（O）区域厚度600m左右（上奥陶统沉缺），其岩性下部为白云岩、砾质白云岩、灰岩、含云灰岩、岩溶角砾岩、白云质泥岩；中部为灰岩、白云岩及白云质灰岩；上部为白云岩、灰质白云岩、灰岩、含云灰岩、豹皮状白云质灰岩、砾屑灰岩、构造角砾岩。与上覆地层呈假整合接触。石炭系（C）厚度155227m，平均厚190m（下石炭统缺失）。中统本溪组厚约30m，岩性主要为灰白色灰岩夹薄层泥岩、粉砂岩；上统太原组厚约160m，为海陆交互相沉积，由泥岩、砂质泥岩、砂岩、粉砂岩、灰岩组成，夹1115层煤层，其中可采煤层13层，由南往北煤层变厚，可采层数增多，灰岩层厚度逐渐变小。与上覆地层呈整合接触。二叠系（P）山西组：厚度70148m，平均110m。由灰色、深灰色砂质泥岩、泥岩、砂岩组成，含煤34层，沉积了本区主要可采煤层。石盒子组：分上、下石盒子组，厚度700m左右，主要分布于鲁西南、徐州、淮北地区。由泥岩、细砂岩、铝土质泥岩和杂色泥岩组成。中下部含煤211层。本组地层由北向南逐渐增厚（鲁西南294m、丰沛260600m、淮北778m），含煤层数逐渐增多（济宁地区不含煤，丰沛地区含煤14层均不可采，徐州及以南地区含煤2 11层，其中可采煤层23层）。与上覆地层不整合接触。石千峰组：厚度大于100m，由紫红色石英粗砂岩、粉砂岩组成。与上覆地层呈不整合接触。上侏罗、下白垩统（J3+K1）厚度数千米。下部为紫红色中砂岩、细砂岩及粉砂岩，夹两组56层砾岩；中部为灰绿色粉砂岩、细砂岩与粉砂岩互层及浅灰色砂岩和粉砂质粘土岩，含植物化石碎片和瓣鳃类动物化石，在鲁西南有辉绿岩侵入其中；上部由紫红、灰绿、灰黄色砂岩、泥岩、安山岩、玄武安山岩、安山玢岩、辉绿岩、淡水灰岩和煤线组成，含植物和淡水动物化石。该地层由山东至本区逐渐增厚。均以红色碎屑岩建造和火山碎屑建造为主要特征。与上覆地层呈不整合接触。第三系（R）厚度01500m，以红色砂质泥岩为主，中上部为褐色、灰绿色泥岩夹薄层石膏，偶见油页岩和煤线，与侏罗、白垩系不易区别。与上覆地层呈不整合接触。第四系（Q）厚度0490m。以冲积、湖积相为主。由棕黄、黄褐、灰白色粘土、砂质粘土及砂层组成，底部常有砂砾石层。3.2 井田地层本区为全掩盖式煤田，属华北型石炭二叠系含煤地层，区内钻探揭露的最老地层为奥陶系，现将地层由老到新分述如下：奥陶系（O）区内有26个钻孔揭露本系地层，均未穿透，揭露最大厚度346.20m（W9钻孔），结合矿区和区域资料，自下而上分为6个组。三山子组（O1s）根据矿区和区域资料，本组地层厚度98.3499.47m，井田内揭露该地层厚度为21.83 m，按岩性分为上下两段：下段以浅灰褐色厚层状白云岩、灰褐色石灰岩为主，泥晶粉晶结构，水平层理及楔形层理发育，具缝合线构造，在裂隙和溶洞中充填石膏晶体，底部为一层含砾屑灰岩。上段以深灰色厚层状石膏质白云岩、灰岩为主，粉晶结构，夹膏溶角砾岩，砾径大小不一呈混乱分布，角砾成分为灰岩和白云岩。贾汪组（O1j）井田内揭露该地层厚度为4.97 m，由灰色、黄褐色中厚薄层状含泥质白云岩、角砾状泥质白云岩等组成，局部见钙质泥岩，泥晶结构，见缝合线构造，偶见波状层理。与下伏地层呈整合接触。肖县组(O1x)井田内揭露该地层厚度为219.33 m，分为上下两段：寨山段：以灰色石膏质白云岩和石膏质灰岩为主，泥晶粉晶结构，角砾状构造，夹有较多的深灰、灰色石灰岩膏溶角砾岩，变形层理发育。大泉段：以深灰、灰色中厚厚层状石灰岩和深灰、灰褐色厚层状石膏质白云岩为主，泥晶粉晶结构，由上至下白云岩偏多，灰岩逐渐减少，白云岩中见楔形层理。与下伏地层呈整合接触。马家沟组(O1m)井田内揭露该地层厚度为181.61204.82m ，分为上下两段：下马家沟组段：由深灰色厚层状灰岩组成，局部夹白云质灰岩及白云岩。泥晶粉晶结构，见缝合线构造，裂隙发育，泥质及方解石充填半充填，水蚀现象明显。上马家沟组段：灰色厚层状石灰岩为主，局部夹灰质白云岩和泥灰岩。泥晶粉晶结构，见缝合线构造，水平层理发育，少见变形层理，溶洞、裂隙发育，方解石及泥质充填。与下伏地层呈整合接触。阁庄组(O2g)两极厚度104.90127.50m，平均厚113.33m。上部以灰色微带肉红色中厚层状为主，夹较多薄层状灰质白云岩及灰绿色泥岩，泥晶粉晶结构，致密坚硬，局部裂隙充填方解石脉和晶簇；下部为灰色微带红色白云岩夹灰质白云岩、泥质灰岩、灰绿色泥岩，泥晶粉晶结构，缝合线构造发育，在不同地段发育有岩溶角砾岩，裂隙发育并被方解石充填。与下伏地层呈整合接触。八陡组(O2b)厚度43.10125.20m，平均厚86.25m。岩性以浅灰、灰色略带棕红色中厚厚层状石灰岩为主，其中有少量的白云质灰岩、白云岩，泥晶结构，具缝合线构造，溶洞裂隙发育。与下伏地层呈整合接触，与上覆地层呈假整合接触。石炭系（C）石炭系中统本溪组(C2b)本组地层厚度29.6547.20m，平均32.70m。岩性特征：下部以紫红色铁质泥岩为主，比重大，含似层状、团状赤铁矿结核，相当于山西式铁矿层位；中上部由23层灰岩、灰绿色泥岩、杂色粉砂岩组成，灰岩为浅灰色、灰白色，薄层中厚层状，致密，质纯、性脆，含少量蜓科、海百合化石，泥岩中含钙质结核，粉砂岩中含菱铁质鲕粒及星散状黄铁矿。石炭系上统太原组(C3t)本组地层厚度较为稳定，两极厚度155.70175.80m，一般厚度165.50m。岩性特征：由浅灰、灰黑色泥岩中厚层石灰岩、灰白灰绿色中细砂岩、深灰、灰黑色粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤组成，为一套海陆交互相的含煤岩系沉积，其特点是厚度具稳定，岩性组合标志和物性特征明显，主要标志层（煤及石灰岩）曲线异常明显，易于对比。二叠系（P）二叠系下统山西组(P11sh)本组为本井田主要含煤地层，两极厚度为88.65115.55m，平均102.81m，地层主要由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤组成。中下部为一套灰灰白色中细粒砂岩、深灰色粉砂岩及煤层组成，含煤3层，其中6号煤为煤线，7号煤为本区主要可采煤层，厚度2.208.54m，平均5.16m，上距分界砂岩61m左右。7号煤老顶为灰白色中细粒砂岩，硅泥质胶结，比较疏松，分选性、磨圆度中等，具斜层理、波状层理；7号煤底板为浅灰灰白色两套中细粒砂岩组成，一般上部粒度粗，下部粒度细，泥硅质胶结，这段过度相砂岩沉积物将8号煤冲刷缺失，井底车场、北大巷和-270回风巷等处都可见到中砂岩夹有灰分较高、光泽暗淡的8号煤，此砂岩中泥岩、煤的包体，常称为“花砂岩”，仅107、641、635、9112少数钻孔见有8号煤，厚度不大，不具工业价值，其底板以深灰色灰色细砂岩为主，夹粉砂岩，局部为粉细互层，具典型的混浊状、透镜状层理及底栖动物通道，易于辨认。上部由泥岩、砂质泥岩和细砂岩组成，顶部为杂色泥岩。与上覆地层呈整合接触。二叠系下统下石盒子组(P21xs)本组地层厚度270.02298.35m，岩性主要由紫红色的砂岩、灰绿、灰黑色泥岩、砂质泥岩及杂色泥岩等组成。本组地层底部为绿灰灰白色略带肉红色中、粗砂岩（局部相变为细粒砂岩），两极厚度6.5623.67m，俗称“分界砂岩”，厚度变化大，砂岩成分以石英为主，长石次之，分选中等，次圆次棱角状，钙泥质胶结，底部含砾石、燧石小砾及泥质包体，偶夹菱铁矿结核，具韵律分选及斜层理，有的具双层结构，上距柴煤段55m左右，柴煤段一般有35层煤线，层位稳定，不可采，上部以杂色粉砂岩、泥岩、细砂岩组成，厚约110m。与上覆地层呈整合接触。二叠系下统上石盒子组(P12ss)最大残厚59.67m，仅15、9102、9110号钻孔揭露。上部为杂色粉砂岩，底部为浅褐灰色浅肉红色中粗粒砂岩，通称奎山砂岩，厚10.20m，坚硬，硅泥质胶结，含石英细砾及泥岩碎块，具韵律层理。与上覆地层不整合接触。上侏罗下白垩统(J3+K1)井田内4号钻孔揭露最大残厚487.70m。中上部以浅灰紫红色细砂岩、粉砂岩为主，间夹泥岩，含紫红色泥质包体，常显带状水平层理、缓波状层理；下部常夹12层紫红色、绿灰色砾岩，砾石成份以石灰岩为主，砂岩、燧石、岩浆岩次之，砾石滚圆度、分选性较差，充填物多为泥质、粉砂质，基底式胶结。与上覆地层不整合接触。第四系( Q )本组地层厚度为154.40213.50m，一般195.00m，岩性主要由粘土、砂质粘土、粘土质砂、砂层和砂砾等松散物组成，井田范围内厚度变化不大。3.3 煤 层含煤性井田内含煤地层有太原组、山西组、下石盒子组，含煤地层平均总厚度为624.36m，含煤19层，煤层平均总厚度为12.33m，含煤系数为1.9，其中可采或局部可采煤层3层（7、17、21号煤），总厚度平均为7.10m，可采含煤系数为1.1。太原组：该组为海陆交互相沉积，沉积时较大范围内地势平坦，因升降频繁，具有煤层层数多、层位稳定、分布广、厚度小的特点。本组地层厚度平均为165.50m，含煤16层，煤层平均总厚度为6.40m，含煤系数3.9。17号煤为局部可采煤层，平均厚度0.67m，18号煤厚度00.84m，平均厚度为0.45m，为不稳定局部可采薄煤层，其顶板为无名灰岩，21号煤为可采煤层，平均厚度1.27m，可采含煤系数为1.18，其顶板为十二灰。22号煤厚度00.84m，平均厚度为0.51m，为不稳定的局部可采薄煤层，山西组：为滨海三角洲相的含煤建造，该组地层平均厚度约为102m，含煤3层，煤层总厚度为5.46m，含煤系数5.4，6煤层在本区层位稳定，但发育不好，仅有少数几个孔见到，厚度小，不可采；7号煤全区稳定，厚度大，平均厚度5.16m，可采系数为5.1；区内只有少数钻孔见有8号煤，厚度不大，不具工业价值。下石盒子组：地层厚度约为298m，含煤性差，仅有8个钻孔见到柴煤，厚度0.100.45 m，不可采。可采煤层（一）、7号煤该煤层位于山西组中下部，全井田共有184个钻孔揭露本层位，其中风化剥蚀缺失3个钻孔（55、630、671），风化变薄8个钻孔（20、158、190、31、626、77、175、氧4），断层影响变薄或加厚7个钻孔（17、76-67、75-18、9118、补4、W19-17、79），断缺点19个，受岩浆岩影响孔1个（107），72-6资料有问题。因此全井田7号煤钻探正常见煤点为145个。1、煤层稳定性评价和煤厚变化利用井田内7号煤钻探正常的145个见煤点和51个井下工作面揭露的煤层厚度资料，共196个见煤点参与煤层稳定性评价。煤层两极厚度为2.208.54m，所有见煤点的平均厚度为5.16m。经计算煤厚变异系数=18.2，可采性指数Km=1。根据矿井地质规程规定，7号煤为稳定型的厚煤层。井田内煤层厚度变化趋势：7号煤在本井田厚度变化较小，厚度大多在4.55.5m之间，相对变薄处仅两处，一处是在井底车场附近，另一处在东翼5线6线之间，平均厚度4.86m，开采的实际揭露厚度均在5.006.00 m之间，通过近二十多年的开采，断层对煤厚具有明显影响，范围主要集中在西扩。2、煤层的结构7号煤的结构总体来说属简单类型。中央采区以f101断层、9勘探线为界，f101断层以南、9勘探线以东有一层夹矸，其厚度为0.152.75m，如7114南下工作面夹矸厚0.100.70m，夹矸下有0.300.50m的煤。仅132、龙42有两层夹矸，f101断层、9勘探线以北无夹矸，7111、7112、7113工作面均未发现夹矸；东一采区夹矸分布比较广泛，除中部一带（7210、621、9119、687和14号孔）无夹矸外，其余均有一层夹矸，夹矸厚0.302.12m；F孙断层以东的东二采区基本上都含有夹矸，仅少数孔（9106、龙41、9109）无夹矸，夹矸厚度0.152.02m，有两个夹矸较厚的区域，一个是以13号孔为中心，最厚1.33m，另一个以9118号孔为中心，最厚2.02m；西一采区7162工作面夹矸主要分布于开门往里，溜子道约170 m、材料道480 m处，夹矸厚度0.102.30m，平均厚度1.19 m，其岩性为深灰色炭质泥岩或灰褐色砂质泥岩，薄层中厚层状，手摸有滑感。此外在溜子道L28点前80 m范围内也揭露一层夹矸，厚度变化大，从1.70 m很快变为0.40 m，该部分变化范围小，但整个工作面由于夹矸厚度较大，特别是2 m左右的夹矸，对今后资源的回收、原煤含硫量的增加、自然灰份的升高及含矸率影响均较大。（二）、17号煤17号煤（原精查报告中称7-3层煤，东部补充勘探报告称为16号煤）为局部可采煤层，厚度01.22m，平均0.67m，小于最低可采厚度0.70 m。5勘探线以东、井田中部大部分及西翼25线以北为17号煤冲刷沉缺带。全井田穿过层位点140个，其中可采见煤控制点50个，不可采点49个，冲刷沉缺点36个，断缺点5个。1、煤层稳定性评价和煤厚变化按井田内钻孔揭露正常见煤点99个参与煤层稳定性评价，煤层平均厚度0.67m，经计算煤厚变异系数=39.9，可采性指数Km=0.51， 17号煤为极不稳定的薄煤层。2、煤层的结构17号煤结构简单，仅有少数孔见一层夹矸，岩性为泥岩。（三）、21号煤井田内有161个点穿过21号煤位，其中可采见煤控制点146个，不可采点3个，缺失点1个（695号孔），受断层影响煤层变薄点7个（156、9108、9116、17、7644、45、82号孔），断缺点4个（9、76-39、76-82、91号孔）。经煤层稳定性评价和煤厚变化去掉上述12个不正常见煤控制点，井田内钻孔揭露正常见煤点149个参与煤层稳定性评价，煤层两极厚度为0.232.28m，平均1.27m，经计算煤厚变异系数=5.4，可采性指数Km=0.98，根据矿井地质规程规定，21号煤为稳定型的薄煤层。煤层的结构煤层结构较简单，仅有41个钻孔见有夹矸，且大部分钻孔含1层夹矸，只有少数钻孔（57、125、135、165、183号孔）含2层夹矸，夹矸两极厚度为0.050.41m，岩性多为泥岩、粉砂岩，少数为炭质细砂岩，夹矸含黄铁矿（结核），夹矸区内呈透镜状，分布无规律可循。4 构造及特征分析4.1 构造及特征演化分析本区在大地构造上位于华北地台的东南部，鲁西隆褶带和徐蚌褶皱束之间。按地质力学的观点，位于新华夏系第二隆起带西侧和秦岭构造带东延部分北支的交接部位，东邻郯庐大断裂。龙东地质构造图（图41）距今1819亿年的吕梁（中条）运动，形成了本区前震旦纪古老的结晶基底，沉积了震旦系（Z）、寒武系（）、下中奥陶统（O）、中上石炭统（C）、二迭系（P）、侏罗白垩系（K+J）、第三系（R）和第四系（Q）地层。古生代期间，加里东运动和海西运动使华北地区完成了由海到陆的变迁，并在晚古生代由海向陆变迁的过程中，形成了重要的石炭二迭系含煤建造，形成了主要构造线方向为东西或近东西向，如凫山复背斜、丰沛复背斜和夹在两者之间的丰沛复向斜，伴之而产生的是凫山断裂和丰沛断裂等区域性断裂。中生代的印支运动和燕山运动表现为强烈的断裂变动和岩浆活动，构造线的方向转变NENNE向，产生了近南北向的峄山、嘉丰等区域性断裂构造和断陷盆地。区内古构造应力场经历了压张压扭性的变迁，既有继承性又有长期构造作用稍有偏转，形成了复杂的断裂构造格局。NE向断裂呈右行雁列并分别与原近东西向的断裂汇合，形成了本区一种特殊的断裂构造组合形式嵌状断裂组合。大屯矿区位于丰沛复向斜内，由于受新华夏系的强烈改造的影响，经过多次反复运动，使各种构造形迹互相迁就，时而北东东向，时而东西向，时而北西西向，形成了东西向成带，北升南降、地层北斜的抬斜块断式煤田。见龙东地质构造图（图41）。4.2褶区、断裂构造分析 本区位于滕鱼复向斜中滕县背斜的倾伏部位，井田内褶皱构造较为发育，以龙固背斜为主，另有小王庄背斜、张庙向斜、张庙背斜、刘官屯向斜、陶官屯背斜和韩庄背斜。区内构造形态与含煤建造的保存受区域构造控制和制约，既保存东西构造带的特征，又显示有近南北向构造对区内改造，褶曲构造控制了本井田煤层的赋存状态，制约着采区的划分。褶曲内的断层既破坏褶曲的完整性，又改变煤层埋藏的深浅。由于龙固背斜褶曲幅度大，致使背斜部位大范围的7号煤遭受剥蚀。F2、F8断层把井田分为三大块，F2以西为西一采区，构造形态呈现为单斜，煤层角度较大，倾角1028，龙固背斜轴部为为无煤区，张庄断层组有多条断层组成，落差大，伴有岩浆岩侵入； F2和F8之间为中央隆起区，即目前中央采区，煤层赋存浅、倾角小（倾角27），大断层较少。刘官屯向斜内小断层较为发育，尤其是向斜仰起端更为复杂，它是影响矿井生产的最主要地质因素，此块段中无岩浆岩；F8以东为东翼采区，分为东一、东二等，F8断层与F孙断层之间为东一采区，倾角612，构造相对F孙以东要简单些。F孙以东煤层倾角大（1820），构造复杂，水文地质条件相对较复杂。井田范围断层的分布井田内断裂构造较发育，断层分布很不均一，大断层多分布在井田东南部和西部，并成束状、枝状分布，主要分成下列几组：1、近东西向断层： F1、F4、F7、F8、F9、F5等延伸长、生成较早、继承性强。以 F1、F8为主，一般倾向东南南。2、北东向逆断层：本井田仅一组逆断层F2，呈迭瓦状自西北向东南上冲，由三条主要断层组成，自西向东F2-1断层落差较大，向西南逐渐尖灭； F2-2断层东北部落差较小，向西南逐渐加大；F2-3断层东北不落差较大，向西南变小并趋于尖灭。断层走向平行背斜轴，为北东向，倾向北西，倾角40，其中延伸到三河尖煤矿，西大巷揭露落差达100m。3、北东向正断层：由F张、F10、F11、F12。F张断层是井田的西北边界断层，延伸至三河尖煤矿，倾角70左右，发育多条分枝断层，是岩浆岩的通道，下盘煤层受岩浆岩侵蚀严重。4、北西向正断层：有F6等。5、北北西北北东向断层：孙氏店断层。孙氏店断层自山东济宁煤田延伸至本区，走向近南北-北西-北西西-近东西-北北东，成一不规则弧型断裂，倾向南，倾角陡。根据勘探、物探与井下采掘的实测资料可知，井田内落差1m的断层共有269条，其中落差15m的断层共有160条；5m20m有77条，落差20m有32 条。从断层性质上看，其中正断层266条，占99，逆断层3条，占1。从断层走向图（图3-1）中可以看出，井田内断层的走向大部分为北东向，其次是近东西向和北西向，且大多数为高角度正断层。从统计的资料来看断层的落差以15m为主，这些小断层用地面钻探的手段无法控制，但这些小断层给矿井生产带来了很大的影响，有些采区的煤层被分割成不规则的块段，根本无法进行综合机械化开采，已严重影响矿井煤炭产量和经济效益的提高。从已有的资料可知，在西翼和中央采区大断层的发育相对来说较弱，但由于这两个区域发育有褶曲，靠近这些褶曲的轴部是小断层的发育区（如刘官屯向斜内小断层较为发育，尤其是向斜仰起端更为复杂），是影响矿井生产的最主要地质因素。另外在东翼由于受F8、F孙、F1等大断层的影响，小断层也较发育，因此在这些区域布置工作面应及时做好断层的预报工作，减少断层给安全生产带来的负面影响。4.3构造复杂程度分析（一）、断层根据统计资料，井田内断层落差H20m的大、中型断层共32条，每平方公里为1.28条，其中落差H5m的共有109条。断层间煤层多呈斜交走向的长条块状，大、中型断层对采区的正常合理划分有一定的影响。在矿井生产开拓过程中，进一步证实了原勘探及地震控制的大部分大、中型断层的存在，并在此基础上增加了断层长度和对断层的进一步控制，也发现了断层弯曲摆动以及落差在水平和垂向上变化的事实，且有煤层顶底板产状受之干扰的变化，有时对矿井工作面的正常布置及回采产生一些不利的影响。随着矿井生产采掘工作的进一步进行，小断层还将大幅度增加或被探明。（二）、褶皱井田内褶皱构造较为发育，以龙固背斜为主，另有小王庄背斜、张庙向斜、张庙背斜、刘官屯向斜、陶官屯背斜和韩庄背斜。区内构造形态与含煤建造的保存受区域构造控制和制约，既保存东西构造带的特征，又显示有近南北向构造对区内改造，褶曲构造控制了本井田煤层的赋存状态，制约着采区的划分。5矿井断层展布规律分析5.1 断层统计分析矿井构造发育具有方向性、条带性、对称性、分区性等特点，而各种地质因素和构造的复合叠加，又造成矿井构造的复杂性和随机性。龙东矿构造中等偏复杂，特别是在井田的中南部，小构造比较发育，断层集中发育，对煤层破坏程度大。由于每一个小构造的产状都要受到局部因素的干扰，如岩性不均一，岩层面和早期构造变形的影响等。所以，为了突出总体构造的代表性产状，采用地质统计方法，主要是依据所收集的资料，对龙东矿7煤底板上断层进行统计（矿区断层在7煤上发育的最为完整），共统计到断层149条。这些断层主要是10条落差大于50m的大断层以及三组近东西走向、向北西倾斜的张性正断层密集带和北东走向、北西倾向的断层组。5.2 断裂构造发育特征断裂构造的展布不仅具有显著的方向性，而且各方向的构造往往在局部地段密集分布，形成复杂的构造变形带。正是由于这些成带分布的小型断层的存在，使矿井内某一局部的构造变形十分强烈，对矿井的生产造成较大影响。大屯矿区位于丰沛复向斜内，由于受新华夏系的强烈改造的影响，经过多次反复运动，使各种构造形迹互相迁就，时而北东东向，时而东西向，时而北西西向，形成了东西向成带，北升南降、地层北斜的抬斜块断式煤田。大中小型构造之间存在着密切的联系，大型构造控制中小型构造，小型构造反映大中型构造的形态，同时又是大中型构造的缩影。中小断层是影响采区设计和工作面生产的主要地质构造，多数情况下位于大断层中间的区域、区域内的小构造受大断层控制，但它们分布规律性在经历多次构造体系演变的不同区域特征不尽相同。龙东井田受大断层控制，断层普遍发育，在精查期间发现的断层大于100m的有7条，50100m之间的有6条，3050m之间的有7条，小于的有7条，后来通过前后两期的三维地震勘探确定的大小断层有269条，其中落差15m的断层共有160条；5m20m有77条，落差20m有32 条。从断层性质上看，其中正断层266条，占99，逆断层3条，占1。5.2.1断层的落差分布及方向性矿区的断层大部分是中小断层。在确定的269条断层中，落差小于30m的占了总数的85，其中：落差为05m的有160条，占总数的60；落差为620m的有77条，占总数的28；落差为20米以上的有32条，占总数的18；矿区内断层的方向性明显，按走向分为近南北向、北西向、北东向和近东西向四组。以近北东向断层组为主，主要分布在井田的边界及湖区内，其特点是落差大，延展距离长，近北西向断层组主要分布在区内陆地的北部，其特征是落差不大，且延展距离也不长，仅分布在西南部，F孙断层落差较大，且延展距离相对较长。近北东向断层组主要分布在井田的北部，分布在陆地部分的断层其落差小，且延展距离也小，分布在湖区的两条断层其落差稍大，且延展距离也相对稍长。走向上近南北向的有18条，占总数的11.8，主要是大断层；走向近北西的有36 条，占总数的23.6；走向近北东的有48条，占总数的31.4；走向近东西的有3条，也是较大的断层。如图（图5-1）北东走向的断层组 （图5-1）东西走向的断层组在倾向上，以倾向北西和南西为主，其中倾向北西的断层38条，占总数的24.8；倾向南西的断层有36条，占总数的23.6；倾向近北东的断层21条，占总数的13.7；倾向近东西的断层有22条，占总数的14.4。本井田发育的断层倾角都很大，绝大部分在6080之间，总共有147条，占96.1。其中倾角为6075（不包括倾角为75）的断层有97条，占总数的63.4；倾角为7580之间的断层有50条，占总数的32.7。5.2.2断层的组合形式由于受主断层的控制，煤层中发育的小断层也具有一定的组合形式，主要包括：（1）断层间的平行排列这是矿井中最主要的断裂组合形式。主要是由相互平行的一系列产状近于一致、断距相差不大的一组断裂组成，一般由3条以上的断裂平行排列所构成，这在矿区的部分可见，均是较大的断层（图5-2）。.XXX.XXXXXXX-260.-280-290-300-350-270-280-270-280-290-270-280-250XXXXX.Fw18 75H=08mFw19 75H=05mF8 70H=610m（图5-2） 平行排列的断层（2）断层间的伴生组合小断层与大中型断层构造具有明显的伴生关系，大型断层两侧的11.5倍落差的区域是中小型断层发育的地带，特别是在大中型断层的交汇处小断层发育。小断层与褶皱构造有伴生关系，在强度较大的、较紧闭褶皱的核部附近区域中小型断层发育，特别是背斜构造的核部。另外，在褶曲轴部交汇构成的穹隆或盆地处以及地层走向和倾角突然变化处等，这些部位为地应力集中区，相应小断层也发育。而在强度相对弱的宽缓褶皱分布区，小型断层不发育。5.2.3中小断层展布规律与边界大断层成因关系分析由于井田主期形变是印支晚燕山期和晚喜山期两个时段的构造。从揭露中小断层构造形迹判断，采区内落差较大断层可经历 23次活动。采区边界断层（孙氏店断层和峄山断层）展布方向以南北向为主，但在采区南部两条断层均向中靠拢，即孙氏店断层展布方向由南北向转为北东向，断层转为南北向。结合井田构造特征及体系演化，反映了采区边界断层主要是在南北水平顺扭加东西拉张应力状态下形成的构造形迹。受边界断层的影响，采区南部中小断层走向为两组靠近垂直孙氏店断层的为西东向，靠近峄山断层的和峄山断层呈西南相互平行。结合井田构造体系演化来看，采区的中小断层走向以西南向为主，其他期次的断层也有反映，但表现较弱，北东向断层属中新华夏系构造，主要为中生代燕山运动的产物，而孙氏店断层和峄山断层为井田内南北系构造的代表，主要成生于第三系，为喜山运动的产物。在孙氏店断层和峄山断层形成的同时，伴生出大量的分支断层和附生断层，并对先期形成的断层进行改造，造成采区内中小断层异常发育，且使先期形成的断层呈现垂直的复合构造特征。（图5-3）中小断层和大断层的分布关系（图5-3）中小断层和大断层的分布关系6矿井构造对煤层的影响6.1 断层构造的分析本区在大地构造上位于华北地台的东南部，鲁西隆褶带和徐蚌褶皱束之间。按地质力学的观点，位于新华夏系第二隆起带西侧和秦岭构造带东延部分北支的交接部位，东邻郯庐大断裂。首先在吕梁（中条）运动，形成了本区前震旦纪古老的结晶基底，沉积了震旦系（Z）、寒武系（）、下中奥陶统（O）、中上石炭统（C）、二迭系（P）、侏罗白垩系（K+J）、第三系（R）和第四系（Q）地层。古生代期间，加里东运动和海西运动使华北地区完成了由海到陆的变迁，并在晚古生代由海向陆变迁的过程中，形成了重要的石炭二迭系含煤建造，形成了主要构造线方向为东西或近东西向，如凫山复背斜、丰沛复背斜和夹在两者之间的丰沛复向斜，伴之而产生的是凫山断裂和丰沛断裂等区域性断裂。中生代的印支运动和燕山运动表现为强烈的断裂变动和岩浆活动，构造线的方向转变NENNE向，产生了近南北向的峄山、嘉丰等区域性断裂构造和断陷盆地。区内古构造应力场经历了压张压扭性的变迁，既有继承性又有长期构造作用稍有偏转，形成了复杂的断裂构造格局。华北地台在加里东、海西、印支和燕山四大构造运动对原有聚煤盆地的改造作用，形成了不同的控煤构造形态特征，断裂构造对含煤建造的赋存形态、大小及深浅起主要的决定作用，其次是褶曲构造的控煤作用。华北南聚煤区发育开阔的复褶曲，因受断层的切割而变得不完整。主要褶曲有凫山、滕州背斜及次一级小型背斜和向斜等。6.1.1断层构造的演化印支运动对本区的影响，早期表现为差异升降和褶皱作用，晚期为断块作用，在 SN对接力的作用下，产生了华北古生界的 EW向褶曲。历经以后多次运动的改造形成现在的形态，同时使上地幔格局调整，变为北高南低，造成华北地块的差异升降。印支运动中、后期发生了引张正断活动，EW向断层产生，地幔自北向南流动，引起华北块体向北滑移，嵌型构造格局形成。 中侏罗世末期，西太平洋板块全面影响中国东部地区，此时山东发生燕山构造运动，表现为蒙阴组与坊子组的角度不整合，此时挤压应力为NW向，近水平。在NW向挤压的同时，深层次上的地幔也在调节，地幔上拱及侧向塑流运动，使NW向挤压力渐变为次要地位，逐渐转化为直立，发生断块运动。同时地幔因侧向流动产生侧向剪切拉张力，其方向往往与地幔隆起长轴垂直，剪切方向在深层次上由隆起区指向坳陷区，这个力与板缘传导来的NW向力共同对正断起作用。在滕州隆起区，NW、EW向箕斗型断块盆地的边缘断层均为正断活动，控制着煤系地层的保存；华北块陷构造域主要是近SN与近EW向正断层正断活动，控制着煤系地层的赋存。随着板缘俯冲作用的调节变化，地幔作用为主的应力渐为板块挤压力所取代，又变为水平或近水平，呈NW方向，即燕山构造运动。早白垩世末期，幔源应力再次为 NW向板缘传来的挤压应力所替代，发生燕山构造运动，凫山断裂带左行压扭运动，带动整个华北块体运动，华北弧形构造体系开始形成。三河尖煤矿、龙固煤矿、姚桥矿和龙东煤矿按这个弧形断裂构造划分了各自的井田范围和采取边界。华北中生代以来的断层按其几何形态及运动特征分为转动性正断层、非转动平面正断层及滑脱断层。它们都是在统一的应力场作用下形成的，构成一个统一的伸展系统，主要由转动平面状及铲状断层组成的弧形断层组起着水平拉伸、垂向变薄的作用；由非转动平面断层华北南近 SN向断层及华中放射状断层组起着沿走向调整不同块段伸展量的作用，滑脱断层起着横向滑移、垂向减薄的作用，同时构成铲式断层基底剪切滑面。总之，华北是一个多层次、多滑面、多种断层组合。6.1.2 断层构造特征华北南指丰沛断层以北、凫山断层以南地区，含煤建造赋存于 EW向及近 SN向两组断层组成的复式堑垒构造内，控煤构造如“田字格”状(图3-1)。自北而南有凫山、鱼台、张坡、姚桥、大屯及丰沛断层，组成中间为地垒，南、北部为地堑的“两堑两垒”构造；自西而东有嘉祥、孙氏店、济宁、峄山断层，组成中间及两边为地垒、间夹地堑的“二垒两堑”构造。其中位于南、北两侧的 EW向地堑含煤建造保存较好，如滕县、鱼台等煤田；位于中部的地垒含煤建造保存不完整，只是在与 SN向地堑叠加地段如龙固凹陷、杨屯凹陷保存较好，形成龙固、杨屯煤田；在与 SN向地垒叠加地带如菏泽隆起、兖州凸起含煤建造大部分遭剥蚀，仅在背斜翼部、向斜轴部有保存，如位于兖州凸起的兖州煤田。总之，正向构造是被剥蚀的主要对象，其中的煤层易受破坏；负向构造是接受沉积埋伏的主要对象，其中的煤层得到相应的保存。6.2 井田断裂构造对煤层影响井田中煤层的赋存情况往往主要是由区域的控煤构造所决定的。由于井田井田构造总体为一走向北东，倾向北西的单斜构造，所以龙东井田的煤层总体上是倾角较小、平缓的，但在局部受到中小断层的影响变的复杂。龙东井田中7条褶曲，除了前龙东背斜平行于地层走向，其余六条背、向斜，背、向相间，排列较密，从而导致煤层走向呈急转的蛇曲形，对煤炭的开采带来不利影响。区域性边界大断裂常常控制着井田的构造轮廓，是煤田或井田的划分依据。孙氏店断层由于断层落差太大，延展太长，煤层于此断开，因此为井田的西边界。张坡断层、刘官屯、南陈等大中型断层对煤层的延续型，煤层的水平分布造成了较大的影响，煤层开采时采区划分和主要巷道的布置都变的更复杂。井田中部和东南部小断层发育太多，对该地段的煤层进行了严重的切割和分离，使煤层的完整性大大降低。另外，断层的产生影响断层面附近煤层厚度，由于煤层在高围压条件下，具有强烈的可塑性，在断层面附近煤层变薄，以至于影响煤层的可采性。7矿井生产揭露断层特征及其规律在采掘生产过程中，实测了大量的小断层，这些小断层的发现更加真实地反映了矿井地质构造的特征，为指导矿井生产提供了更加可靠的依据。（图7-1）实习中在7142采煤面中观测到的小断层溜子道=（图7-1）实习中在7142采煤面中观测到的小断层7.1生产过程中揭露的主要断层特征F2逆断层组：井田内唯一的一组逆断层组，根据勘探资料有三条逆断层，即F2-1、F2-2、F2-3组成迭瓦状，西大巷仅揭露F2-2一条断层，其它两条均未见到，断层带明显，宽度24m，灰色夹黑色的煤泥组成，断层上盘受挤压明显，岩层倾角80，局部近直立，牵引褶区明显，下盘较正常，煤层完整，无挤压现象，断层落差100m。F10断层：位于中央采区中部，井下多条巷道揭露，断层落差时大时小，从2438m，断层走向北东向，断层带明显，带内为角砾岩，带宽515m，断层上盘的泥岩或煤层顶界面有1520m非常光滑的层间滑动面。7112溜子道、7114材料道和7121进风斜巷均见到，局部地段断层带有淋水现象。F8断层：位于中央采区和东一采区的交界处，近东西走向，平面延伸较为平直，断层带宽15m，为断层角砾岩，伴生、次生断层多，尤其是和F孙相交处小断层更加发育。向西延伸到三河尖井田，并被F孙断开。f101断层：平面延伸呈“S”形，落差4.506.40m，近东西向，断层面平直，在7112材料道、7113切眼等处见到，并且有分支断层，尤其在7114材料道处。f102断层：平面延伸呈“S”形，落差1.006.50 m，在7112面内分成两条断层，并在7113面内转向变成北东向，并有一系列小断层，如：f108、f111、f110等。f108断层：走向4245，平面延伸较平直，落差由南向北逐渐增大，即由1.83.36.0 m，且在7124面内分叉出一个H=2.90m落差的断层。f138断层：走向48，倾向138，倾角7085，落差由南向北逐渐增大，即由4.506.009.0012.00